JMH地面氣象實時分析圖,地面氣象觀測站圖片

《水利水電技術（中英文）》官網網址https://sjwj.cbpt.cnki.net

摘 要：

【目的】為了解浙江省梅雨期的降水日變化特征以及氣象業務模式對降水的預報能力。【方法】利用2008—2019年期間浙江地面雨量站小時數據和ERA-Interim再分析資料進行分析，同時評估ECMWF在浙江地區梅雨期的預報水平。【結果】結果表明：(1)梅雨期間浙江平均日降水量自西向東遞減，浙西地區從05:00—18:00一直維持強降水的特征，平均最大日降水量超過20 mm。(2)浙中、浙北、浙東降水呈雙峰型特征，主要降水時段在03:00—11:00和13:00—20:00。浙東北和浙南降水呈單峰型特征，浙東北降水峰值主要在03:00—10:00,但浙南降水峰值主要在14:00—21:00。除浙南外，梅雨期間浙江大部地區夜間至早晨強降水持續時間比午后至傍晚更長。(3)夜間至早晨強降水與低空急流(LLJ)在夜間逐漸加強密切相關。因為夜間至早晨期間，非地轉風逐漸加強，使得LLJ增強，而增強的LLJ為浙江地區帶來大量暖濕氣流，提供不穩定能量，增強輻合上升運動，進而造成早晨降水峰值。午后熱力條件可能是午后至傍晚強降水的主要原因。(4)ECMWF基本可以預報出浙江梅雨期間的降水趨勢，但夜間至早晨(02:00—11:00)的降水趨勢預報優于午后至傍晚(14:00—20:00)。【結論】總體上，ECMWF在夜間至早晨期間更傾向低估強降水，高估弱降水。模式對夜間至早晨的降水預報相對不夠穩定，均方根誤差大于午后至傍晚。隨著預報時間的延長，模式預報能力降低。

關鍵詞：

梅雨;降水日變化;浙江;低空急流;ECMWF;評估;降雨;氣候變化;

作者簡介：

汪冬冬(1993—),男，工程師，碩士，從事降水日變化及短臨天氣預報研究。

*涂小萍(1968—),女，正高級工程師，碩士，從事中小尺度天氣預報技術研究。

基金：

寧波市公益性計劃重點項目(2022S181);

寧波市自然科學基金項目(202003N4192,202003N4193);

浙江省氣象局預報員專項項目(2021YBY05);浙江省“海洋與港航氣象”創新團隊資助;

引用：

汪冬冬, 方艷瑩, 申華羽, 等. 浙江省梅雨期降水日變化及 ECMWF 預報能力評估[ J]. 水利水電技術(中英文) , 2023, 54( 7) : 36? 49.

WANG Dongdong, FANG Yanying, SHEN Huayu, et al. Diurnal change of rainfall during Meiyu period in Zhejiang Province and assessment on prediction capacity of ECMWF [ J]. Water Resources and Hydropower Engineering, 2023, 54(7) : 36? 49.

降水日變化(Diurnal cycle of rainfall, DCR)是重要的區域氣候特征，它反映了1 d中特定時段發生降雨的規律性。DCR對區域水循環、能量循環、生態環境以及人類活動都有顯著影響，也對氣候系統有重要的反饋作用。梅雨是指每年6—7月在長江中下游沿著長江流域的東西向靜止鋒強雨帶，期間常會出現連陰雨天氣，雨量充沛。浙江省位于我國長江中下游沿海地區(見圖1),每年6—7月進入梅雨期，經常出現連續性降雨。浙江梅雨期降水約占據整個夏季降水量的一半。

圖1 浙江省地形和雨量站位置

近年來一些研究表明，梅雨降水會呈現出獨特的日變化特征，即早晨峰值和午后峰值。許多學者研究了梅雨DCR的成因，CHEN等指出區域的氣候環境特征并不能充分解釋夜間的持續性降水，而這更可能與大尺度系統性天氣有關。季風系統中特別是西南低空急流(low-level jet, LLJ)是造成長江中下游地區持續性降水的重要因素。因為LLJ不僅能輸送大量的暖濕氣流，為長江中下游地區降水提供充足的水汽條件，而且LLJ具有很強的風切變，會形成風剪切不穩定。梅雨期間，一些LLJ常呈現出明顯的日變化特征，它們經常在夜間風速達到最大，造成夜間強降水的發生。LLJ的日變化特征可能是由于非地轉風在夜間加強，并在BLACKADAR慣性震蕩理論下順時針偏轉。傾斜地形下熱力差異的發生造成了氣壓梯度力的變化也是LLJ出現日變化的重要原因。因此在地形較為復雜的東亞地區，LLJ的日變化將會呈現出明顯的區域特征。XUE等指出在梅雨期間西南季風盛行時，LLJ在夜間加強，其所增加的水汽通量將為早晨峰值降水提供先決條件。梅雨期間午后經常呈現出短時強降水，主要由太陽輻射加熱導致局地熱力不穩定而形成的。對于DCR的研究，從數據資料研究上主要分為兩類，一類是利用高時空分辨率的衛星資料分析，例如TRMM資料、CMORPH資料和GPM資料等；另一類是地面氣象觀測站的降雨資料分析。衛星資料可以覆蓋觀測站觀測不到的地區，但它相對于地面觀測站，經常會低估一些強降水過程， 并且空間分辨率相對較低。

數值預報模式已成為業務人員制作天氣預報的主要依據。為了讓數值預報產品能夠在業務應用中達到最優的預報性能，許多研究者對多種模式在不同地區的預報效果進行了檢驗評估。研究表明，數值預報能力隨著降水等級的增加而減弱，到暴雨級別，模式預報能力降至最低。例如，劉靜等分別評估了ECMWF、JMA、安徽省氣象臺業務模式MM5和WRF在2011—2012年汛期的預報能力，結果表明ECMWF預報效果最好，但4個模式的預報能力都隨著降水等級的增加而下降。徐同等評估WMS-WARMS V2.0模式在我國西南地區降水預報性能，結果表明秋冬季節，該模式對大雨以上量級預報相對偏低。另外，一些研究表明，模式的預報效果一般隨著預報時效的延長而降低;模式對不同強度的降水過程預報也有明顯差異，它們容易低估強降水過程。

不同地區DCR是不同的，然而目前關于浙江梅雨期的DCR特征研究較少，本文將重點分析浙江地區梅雨期的DCR特征，分析其物理機制，便于更好地預報浙江梅雨期降水。由于ECMWF預報產品在當前業務預報中使用廣泛,因此選取2015—2018年ECMWF降水預報產品對浙江地區梅雨期DCR進行客觀評估，重點評估ECMWF對夜間至早晨降水和午后至傍晚降水預報的差異，以期了解當前業務數值預報模式對于梅雨降水的預報能力及關鍵偏差，為提升數值預報產品的應用能力和數值模式的改進提供有益參考。

1.1 研究數據

本次研究利用2008—2019年梅雨期間浙江地區地面自動站逐小時降水資料(見圖1)分析浙江省梅雨期DCR特征，數據來源于浙江省氣象信息中心。研究時段為浙江各年的入梅日至出梅日的前一天(見表1)。同時，使用2008—2019年歐洲中心再分析資料(ERA-Interim),分析浙江省梅雨期間DCR的物理機制。該資料的時空分辨率分別為6 h和0.25°×0.25°,垂直方向共有17層，750～1 000 hPa, 間隔25 hPa; 500～750 hPa, 間隔50 hPa; 還有200 hPa。

為了解當前業務模式對浙江梅雨的預報水平，本次研究選取2015—2018年ECMWF在浙江地區梅雨期的降水預報產品進行評估。ECMWF在一天預報兩次，分別在08:00(北京時間，下同)起報和20:00起報。該產品空間分辨率為0.125°×0.125°,時間分辨率為3 h累積降水，預報時效72 h, 產品數據來源于浙江省氣象信息中心。

1.2 研究方法

對自動站資料進行質量控制，超過0～150 mm/h區間認為是無效數據，將其剔除。2008—2019年浙江省雨量站每年都有新增，期間共有1 100～2 900個站點參與分析。梅雨期間如果有熱帶低壓或臺風影響，則影響期間不參與分析。通過上述處理后，為便于統計分析降水空間分布和日變化特征，利用NCL(V6.6.2)中Cressman插值方法對站點數據進行插值得到5 km×5 km的網格數據。Cressman插值方法會產生一定的誤差，本次研究暫不考慮這種誤差。圖2(a)表示2008—2019年浙江省梅雨期間日平均雨量。根據日平均雨量的空間分布特征，并結合浙江省地理空間特點，將浙江省分成6個區域(見圖2),即浙西、浙中、浙北、浙東、浙南、浙東北，分別統計這6個區域的DCR特征。本文中所劃分的6個區域可能與日常業務預報中所提的有所差異，這里不做深入討論。基于ERA-Interim再分析資料，利用合成分析方法,從梅雨期形勢場特征、LLJ和水汽日變化等方面初步分析浙江地區梅雨期的DCR成因。

圖2 浙江省2008—2019年梅雨期間平均每日降水量與平均經向-時間的雨強變化

以地面雨量站小時降水數據為基準，利用客觀評估方法對ECMWF降水預報產品進行綜合評估：平均偏差(Mean Bias, MB)、相關系數(Correlation Coefficient, CC)、均方根誤差(Root-Mean-Squared Error, RMSE)。為便于客觀評估，再次利用Cressman插值方法將地面雨量站數據插值成0.125°×0.125°的網格數據，經緯度信息與ECMWF降水預報產品匹配。將雨量站的小時數據按3 h累加，使雨量站數據時間與ECMWF的降水預報產品對應，最后得到02:00、05:00、08:00、11:00、14:00、17:00、20:00、23:00的雨量站3 h累積降水數據。本次研究中，只對浙江各個區域的面雨量(即各區域格點數據的均值)做統計分析。較多研究已經表明，隨著預報時效延長，模式預報效果逐漸變差,因此，本次研究評估時效為48 h, 主要評估梅雨期ECMWF對浙江DCR的預報水平。

2.1 浙江梅雨期概況

表1給出2008—2019年期間浙江省入梅日、出梅日和梅雨期。可見2015年梅雨持續時間最長，達到35 d, 2012年最短僅12 d。近12年來平均入梅日6月12日，出梅日7月6日，平均梅雨期24 d。如圖2(a)所示，日平均梅雨量自西向東逐漸減少。較強雨帶位于在浙西和浙中地區，其中最大位于浙西的衢州和杭州的淳安一帶，如圖2(a)虛線框區域所示，日平均雨量約22 mm, 其次是浙中地區，日平均雨量13～15 mm。浙北日平均雨量接近13～14 mm, 略高于浙東地區10～13 mm。浙南和浙東北在梅雨期間降水量最低，分別約10 mm和9 mm。浙江沿海地區的日平均梅雨量比內陸偏低。分析圖2(a)還可以發現，浙江地區梅雨期間平均日降水量也呈現中間高，南北低的特征。從圖2(b)可以看出，在119°E以西，04:00—18:00持續0.7 mm/h以上的雨強，即后半夜至傍晚梅雨強度較大，并自西向東逐漸減小，且逐漸表現出雙峰型特征。峰值出現的時間有滯后趨勢，在119°E附近分別在07:00和15:00前后出現雙峰值[見圖2(b)],而在120°E附近，雨強峰值則分別出現在08:00和16:00前后，表現出小時雨強自西向東移動的特征。分析還發現，后半夜至上午的降水持續時間比午后至傍晚的長，前者最長持續約9 h(02:00—11:00),后者持續最長約6 h(14:00—20:00),但午后至傍晚的雨強強于夜間至早晨[見圖2(b)]。另外，121.8°E以東的浙江沿海和海島地區，梅雨日變化表現出單峰型特征，雨強峰值主要發生在05:00—09:00[見圖2(b)],可能與海陸下墊面差異、海陸風等影響有關，尚待進一步的研究。

圖3給出了浙江省6塊區域的梅雨期平均DCR。分析圖3可見，浙江梅雨期DCR可分為4類：浙西；浙中、浙東、浙北；浙東北；浙南。梅雨期間浙西地區從后半夜起，即01:00,雨強逐漸增強，直到07:00達到峰值約0.88 mm/h, 之后稍有減弱，而在12:00左右又略有增強，14:00左右達到第二峰值約0.82 mm/h, 14:00過后，雨強持續減弱，直到上半夜雨強減至最低。浙西地區從05:00—18:00(清晨至傍晚)雨強雖有起伏，但總體維持強降雨的特征。與浙西梅雨期早晨到傍晚持續強降水不同，浙中和浙東梅雨日變化特征表現更為顯著。圖3中可見，03:00起浙中和浙東雨強逐漸加強，在08:00附近達到峰值0.74 mm/h和0.59 mm/h, 之后逐漸減弱，但13:00左右又逐漸增強，分別在16:00達到峰值0.65 mm/h, 17:00達到峰值0.64 mm/h, 之后雨強持續減小。可見浙中和浙東梅雨雨強呈雙峰型特征，峰值大約出現在08:00和16:00—17:00。浙北也呈現出類似于浙中和浙東的雙峰型特征，但在05:00—16:00雨強變化程度略小于浙中和浙東，該時段浙北雨強維持在0.6 mm/h左右。從雨強持續時間上看，浙中、浙東、浙北后半夜至上午03:00—11:00的雨強持續時間長于午后到傍晚13:00—20:00的時間。

圖3 浙江省2008—2019年梅雨期間各區域 平均DCR(北京時間)

浙江省海島數量在全國第一,因此將浙東北的DCR特征單獨討論，由圖3可見：浙東北地區呈現單峰型的特征，其雨量主要集中在后半夜至上午03:00—10:00,并在06:00附近達到峰值約0.58 mm/h。浙東北強降雨持續時間比浙中、浙東、浙北更短。另外，浙東北地區在19:00—21:00也出現了短暫降水增強的特征，但是由于雨強總體較小，不考慮該時段屬于降雨峰值(見圖3)。浙南地區雨強呈現單峰型特征，強降雨主要集中在午后至晚上，即14:00—21:00,峰值在17:00附近約0.7 mm/h(見圖3)。浙南地區夜間至上午的雨強雖然也有增強的趨勢，但09:00的峰值僅0.39 mm/h, 明顯弱于午后至晚上，說明浙南地區熱力作用導致對流性降水對梅雨量的影響較其他地區明顯。從小時雨強大小上來看，后半夜至上午，浙西>浙中>浙北>浙東>浙東北>浙南，而午后至傍晚，浙西>浙中>浙南>浙東>浙北>浙東北。

2.2 浙江梅雨期天氣形勢

利用2008—2019年浙江省梅雨期間08:00的ERA-interim再分析資料500 hPa平均高度場，700～850 hPa的平均溫度場、850 hPa平均相對濕度場和平均風場來表示梅雨期間的形勢特征(見圖4)。圖4中可以看出梅雨期間，在貝加爾湖和蒙古地區有一個長波脊發展并長久維持，這起到了阻塞作用。在高壓脊的東部，即我國東北地區也有一個強大的冷渦存在。在這種形勢下，脊前槽后的西北氣流為梅雨期間降水提供了冷空氣條件。而在我國南部有副熱帶高壓西伸至我國臺灣地區(見圖4),此時東亞西南季風已經爆發，西南季風將為浙江地區提供大量的水汽條件。從700～850 hPa平均溫度場和850 hPa平均濕度場和平均風場上可見，我國南方正盛行西南暖濕氣流，而北方是干冷的偏北風。浙江北部低層有著很強的濕度梯度存在，這與前人的結論一致。總體來看，我國南方穩定的西南暖濕氣流與北方南下的冷空氣交匯于浙江一帶，形成范圍大持續時間長的梅汛期降水。

圖4 2008—2019年浙江省梅雨期間500 hPa平均高度場(Z500),700～850 hPa 平均溫度場(T700～850),850 hPa平均相對濕度場(RH850)和平均風場(UV850) (08:00,北京時間)

黑色等值線表示500hPa位勢高度(gpm),其中5 880 gpm用黑色加粗等值線表示； 填色表示相對濕度(%);紫紅色虛線表示溫度(K)

3.1 梅雨期低空急流日變化特征

DING指出，梅雨期降水與LLJ的相關性較高，還有研究表明夜間暴雨比白天暴雨更依賴于LLJ。在東亞梅雨季節，LLJ是梅雨期強降水最重要的因子。因此，本節主要分析浙江梅雨期DCR特征與LLJ的關系。定義850 hPa大于或等于12 m·s-1的風速為LLJ。利用ERA-Interim再分析資料，合成分析浙江梅雨期850 hPa上02:00、08:00、14:00、20:00的平均風場，如圖5(a)—(d)所示。圖5中可以看出，在夜間至清晨02:00和08:00浙江地區有LLJ形成，而在下午至傍晚14:00和20:00 LLJ減弱或消失，表明LLJ易在夜間加強，在午后減弱，呈現出明顯的日變化特征，與前人研究結論類似。

圖5 2008—2019年梅雨期合成的水平風、地轉風和非地轉風在850 hPa上的日變化(短風桿和長風桿分表表示 2 m/s和4 m/s, 紅色風羽表示風速大于或等于12 m/s)

一般認為實際風是地轉風和非地轉風的綜合表現。地轉風是氣壓梯度力和科氏力的平衡，非地轉風是實際風和地轉風的差異，表示氣壓梯度力和科氏力的非平衡部分，非地轉風可以表示為實際風和地轉風的差值。地轉風和非地轉風的計算公式如下

式中，Ug和Vg分別為x和y方向的地轉風；f=2Ωsin?表示科氏參數，Ω為角速度，Ω=7.292×10-5 rad·s-1,φ為位勢；V和Vg分別為實際風和地轉風。

浙江梅雨期對應各時次的地轉風如圖5(e)—(h)所示，可以看出地轉風日變化特征不明顯，基本是西南風，并且在內陸地區也尚未形成LLJ。圖5(i)—(l)表示對應各時次的非地轉風。可見在浙江30°N以南地區，非地轉風方向在20:00表現偏東風[見圖5(l)],在02:00表現東南到南風[見圖5(i)],在08:00表現偏南風[見圖5(j)],在14:00表現南到東南風[見圖5(k)]。可見非地轉風在夜間由偏東轉向偏南，呈現出順時針旋轉，而到了白天逐漸向逆時針偏轉，由偏南風轉向東南，這與前人的非地轉風的慣性震蕩理論是基本一致。圖5(a)—(d)中還可見，02:00和08:00風速強于14:00和20:00。主要的原因可能是白天氣溫升高，邊界層較高，湍流混合程度高，摩擦力加強，非地轉風風速減弱。日落之后，邊界層降低，湍流混合程度弱，摩擦力減弱，非地轉風風速加強。所以，浙江地區梅雨期間，夜間更容易受到非地轉風的影響。在30°N以南區域LLJ在夜間加強，白天逐漸減弱。LLJ的加強有利于為浙江地區帶來水汽條件和不穩定能量條件，利于夜間降水的發生。同時在30°N以北附近地區，夜間形成偏北方向的非地轉風，這造成30°N以北附近地區的實際風速減弱，在夜間形成風速輻合場，也利于夜間降水的發生[見圖5(i)和(j)]。

3.2 梅雨期水汽條件日變化特征

浙江梅雨期間副高已西伸至我國臺灣地區，此時副高西側的西南氣流盛行，低層水汽條件十分充沛，其與冷空氣交匯后容易出現明顯降水(見圖4)。圖6為1 000～700 hPa的垂直水汽通量積分，可看出垂直水汽通量積分也有明顯的日變化特征，其中夜間至早晨明顯強于午后至傍晚，與LLJ的日變化特征基本一致。夜間至早晨，由于LLJ的加強，低緯地區的大量暖濕氣流被輸送到浙江地區，造成了該地區水汽增多，并且早晨的水汽通量積分多于夜間,其中浙西地區早晨的水汽通量積分甚至超過了180 kg·m-1· s-1。與此相對應，早晨的雨強達到峰值，并且浙西地區的雨強也是最強的。午后隨著LLJ逐漸減弱，水汽輸送通量也逐漸減弱。午后至傍晚的最大雨強一般在16:00前后，20:00前后雨強一般明顯減弱。其原因可能與午后熱力條件的加強有關。值得注意的是，雖然浙江沿海地區水汽更多并且沿海海面摩擦力更小(見圖6),LLJ更強(見圖5),然而梅雨期間沿海地區的降水量卻明顯低于浙西和浙中地區，這可能與梅雨期低空風輻合有關。

圖6 2008—2019年梅雨期1 000～700 hPa合成的垂直水汽通量積分

與水汽通量積分類似，風場散度也有著類似的日變化特征(見圖7)。夜間至早晨風場輻合加強，浙西和浙東地區在08:00散度達到了-3×10-5 s-1,水汽也聚集在浙江中西部，這也造成了夜間至早晨的降水加強。午后至傍晚風場輻合程度減弱，但由于午后熱力條件加強，也出現了降水峰值。圖8為850～700 hPa平均垂直風速的日變化特征。由于在夜間至早晨LLJ的加強，水平風場輻合，尤其是在浙江中西部地區。因此，浙江地區也出現了垂直向上的風速，并且在夜間逐漸加強，到了早晨達到最大，浙江中西部地區超過0.4 Pa·s-1,這也與浙江中西部地區早晨強降水相對應。而到了午后，向上垂直風速逐漸減弱，到了傍晚降至最低，部分地區甚至出現了向下的垂直風速。午后LLJ的減弱造成了風場輻合減弱，進而也減弱了垂直風速，但是午后經常出現降水峰值。因此，熱力條件可能是午后強降水發生的主導因素。

圖7 2008—2019年梅雨期850 hPa合成的風場散度

圖8 2008—2019年梅雨期850～700 hPa合成的垂直風速

如前所述，浙江梅雨期不同區域DCR并不相同，但總體上有兩個主要降水時段，分別為夜間至早晨(03:00—11:00)和午后至傍晚(13:00—20:00)。選用2015—2018年ECMWF數值模式對浙江省梅雨期降水的預報能力進行評估。由于ECMWF降水預報產品的分辨率為3 h累計降水，因此評估時段選為02:00—11:00和14:00—20:00。統計分析時剔除梅雨期間熱帶低壓和臺風的影響，各有樣本132個。圖9和圖10分別為梅雨期間夜間至早晨(02:00—11:00)和午后至傍晚(14:00—20:00)時段各區域面雨量的實況和預報。由于雨量大小不同，圖9和圖10的縱坐標采用了不同的刻度值。ECMWF基本可以預報出各區域的降水趨勢。夜間至早晨期間，各區域中預報效果最好的是浙南地區[見圖9(e)],然而對于各區域的強降水，ECMWF基本會低估，對于弱降水，ECMWF有時會高估(見圖9)。例如，在樣本90—100附近，除浙南外，其它地區實況是中到大雨，但預報卻是小雨量級[見圖9(a)—(d)]。在樣本78附近，除浙南外，其它地區實況是小雨，ECMWF卻報出了中到大雨甚至暴雨[見圖9(a)—(d)]。隨著預報時效的推移，預報效果也越來越差(見圖9),這些結論與前人研究類似。對于午后至傍晚，各區域實況面雨量明顯較夜間至早晨小(見圖9)。這可能是午后至傍晚分散性對流降水較多，并且持續時間較夜間至早晨更短，造成午后至傍晚的面雨量較少。圖10可見，相對于夜間至早晨，ECMWF對午后至傍晚預報的面雨量降水似乎與實況更接近。

圖9 2015—2018年梅雨期觀測和ECMWF預報夜間至早晨02:00—11:00(北京時間)的面雨量

圖10 同圖9,時段為午后至傍晚14:00—20:00(北京時間)

為了更加細致的評估ECMWF在梅雨期間對浙江地區的預報能力，分別對12 h、24 h、36 h、48 h的降水預報產品進行統計分析，得出了R、MB和RMSE評估指標。分析R可見，夜間至早晨期間，ECMWF預報有較大的地區差異，浙北地區R較低，12 h和24 h分別是0.48和0.35,此后進一步降低。相對于浙北地區，其它地區中ECMWF 24 h內均表現出較好的預報能力，36 h和48 h預報能力稍有下降。其中浙南地區12 h和24 h預報的R分別達到0.7和0.72,之后略有下降，但48 h內R均高于0.63。浙西， 浙中和浙東地區的R稍低于浙南，但12 h和24 h都在0.6左右，48 h內仍高于0.50。午后至傍晚期間，ECMWF對各地區預報的R基本低于0.51(除預報24 h, 浙西地區R為0.59和浙南地區R為0.58),明顯低于夜間至早晨。可見在浙江地區梅雨期間，ECMWF對夜間至早晨時段的降水趨勢預報比午后至傍晚更準確。另外，預報24 h的R有時比預報12 h更高(見表2和表3),這種現象在午后至傍晚時段更加顯著(見表3)。從平均偏差上來看，夜間至早晨期間，ECMWF對浙西和浙中地區的預報更容易低估(見表2),而浙北、浙東和浙南地區ECMWF預報基本高估(除浙東和浙南的12 h預報)。這可能是由于夜間至早晨期間浙西和浙中地區的降水強度較其他地區更強，而ECMWF傾向低估強降水，高估弱降水。

另一方面，ECMWF對午后至傍晚時段預報的面雨量降水全部低估(見表3),低估較多的地區是浙西、浙中和浙南，表明ECMWF可能容易低估由熱力條件主導的降水過程。從預報時效上看，ECMWF對前24 h的預報平均偏差總體上優于36 h和48 h。但在24 h預報時效內，一些地區會出現24 h比12 h預報平均偏差更優的現象，比如夜間至早晨的浙中地區和午后至傍晚的浙東地區(見表2)。從RMSE上看，夜間至早晨期間RMSE較大。除浙南預報相對穩定(RMSE約等于4 mm)外，其它地區的均方根誤差都大于8(見表2),說明ECMWF對夜間至早晨期間預報不夠穩定。相對而言，午后至傍晚的RMSE都在5.3 mm左右(見表3),說明對午后至傍晚期間降水ECMWF預報的離散程度更小。這可能是夜間至早晨的中到大雨甚至暴雨的次數多余午后至傍晚，而ECMWF更容易低估雨量較大的情況，導致夜間至早晨的RMSE更大。從預報時效上看，ECMWF對前24 h預報的RMSE總體上小于36 h和48 h, 表明預報時效越短，ECMWF預報越穩定。

對2008—2019年浙江省梅雨期間DCR展開研究。根據地面雨量站逐小時降水資料分析DCR特征，并根據梅雨期平均日降水量和地形特點將浙江省劃分成6個區域(浙西、浙中、浙北、浙東、浙南、浙東北),對浙江省梅雨期DCR深入分析。利用ERA-Interim再分析資料，探討了浙江省梅雨期DCR的成因，重點分析了浙江省梅雨期間形勢場特征以及LLJ日變化與梅雨DCR的關系，對梅雨期DCR的成因有了初步的認識。根據浙江省梅雨期DCR特征，分別評估了ECMWF在浙江夜間至早晨(02:00—11:00)和午后至傍晚(14:00—20:00)的預報能力。研究結果總結如下。

(1)浙江省每年梅雨日平均持續24 d。梅雨期間，日平均降水量自西向東逐漸遞減，其中浙西地區最大日降水量超過20 mm, 其次是浙中地區，日平均降水量13～15 mm, 而浙東北地區日平均降水量僅有9 mm左右。從經向上看，日平均降水量呈現出中間高、南北低的特征。

(2)浙西地區從夜間01:00開始雨強逐漸增強，并在05:00—18:00維持強降雨特征。浙中、浙東的DCR雙峰型特征明顯，即夜間至早晨和午后至傍晚的雨量較大。浙北的DCR跟浙中、浙東類似，但浙北的DCR程度比浙中、浙東略小。浙東北呈現單峰型特征，雨量主要集中在03:00—10:00。浙南也呈現出單峰型特征，但雨量主要集中在14:00—21:00,其中17:00達到峰值。從量級上來看，夜間至早晨，浙西>浙中>浙北>浙東>浙東北>浙南。午后至傍晚，浙西>浙中>浙南>浙東>浙北>浙東北。

(3)浙江梅雨期間的DCR特征可能與LLJ的日變化密切相關。夜間湍流混合程度減弱，造成非地轉風在夜間至早晨順轉和加強，這進一步促進了LLJ增強。增強的LLJ又造成低層低緯地區大量的暖濕氣流被輸送到浙江地區，進而導致梅雨期間夜間至早晨出現較強降水。另外，午后至傍晚也經常出現降水峰值，這可能與午后熱力條件有關。

(4)總體上，ECMWF基本可以預報出梅雨降水趨勢，對夜間至早晨(02:00—11:00)降水趨勢的預報比午后至傍晚(14:00—20:00)更好。夜間至早晨期間，除浙北地區外，ECMWF對浙江地區在預報24 h內的R達到0.6左右，但對浙江各區域容易低估強降水，高估弱降水。午后至傍晚期間，ECMWF對浙江地區預報的R基本低于0.51,并且對浙江所有區域的降水都出現了低估。這可能是ECMWF難以預報由熱力條件主導的降水過程。ECMWF對夜間至早晨的降水預報相對不穩定，RMSE大于午后至傍晚。隨著預報時效的延長，ECMWF的對浙江地區梅雨降水預報能力逐漸下降。

本文主要利用2008—2019年浙江省地面自動站逐小時降水數據分析了浙江地區近12年梅雨期間的DCR特征。通過ERA-Interim再分析資料，從LLJ日變化的角度初步揭示了浙江梅雨期間DCR的成因。針對各區域DCR特征，評估了ECMWF的預報能力。然而本次研究期間仍有許多方面需要繼續改進和深入研究，比如：(1)ERA-Interim資料時空分辨率還不夠高，無法得到更加細致的LLJ日變化特征。加入風廓線雷達數據等資料是否可以細致理解LLJ日變化與梅雨期DCR的關系。(2)浙江經濟發達，人口眾多，近年來城市規模越來越大，城市熱島效應是否會影響DCR也非常值得研究。(3)浙江是丘陵地區，尤其浙西海拔較高，浙西地區在梅雨期間的降水量也最大，本次研究未討論復雜地形對DCR的影響。(4)本文主要分析了夜間至早晨的降水成因，而對于午后至傍晚的強降水沒有過多闡述。因此，后續研究中，利用數值模擬再現梅雨期DCR和傳播過程，定量分析復雜地形、熱動力過程以及城市化在降水過程中的具體作用，進而更詳細地分析浙江梅雨期DCR的物理過程和動力機制。另外，本次研究所用的評估方法較為初步，只評估各個區域的面雨量，得到的結論可能較為粗淺。同時，本文只評估了ECMWF在浙江地區的預報能力，其它地區的預報效果如何也待研究。除ECMWF外，國內外也有其它業務預報模式，如NCEP、CMA、JMA等。后續研究中將改進評估方法，對比評估ECMWF和其它模式在天氣預報中的表現。

水利水電技術（中英文）

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